تغییرات اقلیمی چگونه بر انسان های باستان تأثیر گذاشت؟

مدل‌های آب و هوایی پیچیده با شواهدی از سوابق باستان‌شناسی همراه شدند تا نشان دهند که انسان‌های باستان ممکن است در کجا زندگی کرده و تکامل یافته باشند.

صدها هزار سال پیش اجداد ما رابطه صمیمانه ای با محیط خود داشتند که به شکل گیری مکان و نحوه زندگی آنها کمک کرد. اما زمانی که آب و هوا تغییر کرد – زمانی که رودخانه خشک شد یا علفزارها و گله های محلی کاهش یافت – انسان های باستان چگونه واکنش نشان دادند؟ استخوان‌ها، ابزارهای سنگی و سایر مصنوعات می‌توانند به ما نشان دهند که انسان‌ها چه شکلی بودند و چگونه در طول زمان رفتار می‌کردند. اما به همان اندازه که کشف یک جمجمه 300000 ساله دشوار است، یافتن شواهد ملموسی که نشان دهد واقعاً زیستگاه‌هایی که این انسان‌ها خانه می‌خواندند، سخت‌تر است – به‌ویژه به این دلیل که تغییر آب و هوا به‌طور چشمگیری آنها را چندین برابر کرده است.

اکنون دانشمندان یک مدل ابررایانه ای از آب و هوای جهانی و تغییرات آن ایجاد کرده اند که به حدود دو میلیون سال قبل باز می گردد. محققان این شبیه‌سازی اقلیمی دیرینه را با شواهد دنیای واقعی از هزاران استخوان انسان باستانی و ابزار سنگی جفت کردند تا دریابند که شرایط در جایی که انسان‌های باستان وجود داشته‌اند چگونه بوده است. آنها سپس توزیع احتمالی و حرکات پنج گونه اصلی انسان‌ها از جمله خودمان – هومو ساپینس – را بر اساس مکان و زمان وجود زیستگاه‌های مطلوب ترسیم کردند. به طرز جالبی، نتایج مدل نشان می‌دهد که تغییرات چشمگیر محیطی در تغییرات عمده تکاملی مانند منشاء گونه‌های خودمان نقش داشته است.

در طول 25 سال گذشته دانشمندانی که در حال کاوش در منشأ انسان هستند به طور فزاینده ای به راه هایی علاقه مند شده اند که تغییر آب و هوا و شرایط متغیر اکولوژیکی، مانند خشکسالی و دمای انجماد، به هدایت تکامل کمک کرده است. ایده این است که نیاز به زنده ماندن در محیط های متغیر به نفع انسان ها با تغییرات ژنتیکی است که آنها را سازگارتر و قادر به زنده ماندن در طیف وسیعی از شرایط می کند.

کاوش در این نظریه می تواند چالش برانگیز باشد، زیرا اغلب شواهد کمی وجود دارد که دقیقاً آب و هوا، یا یک محیط محلی خاص، در زمان ها و مکان هایی که تغییرات عمده تکاملی رخ داده است، چگونه بوده است. سوابق آب و هوا را می‌توان از هسته‌های یخی یا رسوبات اقیانوس‌ها کشف کرد، اما چنین شواهدی به‌ویژه در مکان‌های فسیلی که دانشمندان شواهد محکمی از مراحل سفر تکاملی ما یافته‌اند، وجود ندارد. به عنوان مثال، در آفریقا، تنها چند رکورد زمینی وجود دارد که به دو میلیون سال قبل باز می گردد.

اکسل تیمرمن، مدیر مرکز IBS برای فیزیک آب و هوا در دانشگاه پوسان، کره جنوبی، تیمی را رهبری کرد که از ابررایانه ICCP/IBS Aleph برای شبیه سازی تاریخچه تغییرات آب و هوایی جهانی به دو میلیون سال قبل استفاده کردند. تیمرمن، یکی از نویسندگان این مطالعه که این هفته در Nature منتشر شد، توضیح می دهد: «مزیت این رویکرد این است که به ما امکان می دهد اطلاعات اقلیمی را در همه جای سیاره خود به دست آوریم.

مدار بیضوی زمین به دور خورشید در دوره های 100000 و 400000 ساله که به چرخه های میلانکوویچ معروف است اندکی تغییر شکل می دهد. این، همراه با تکان های دوره ای زمین در محور خود، باعث می شود سطوح تابش خورشیدی که ما دریافت می کنیم، موم و کاهش یابد و سیاره دوره هایی از تغییرات آب و هوایی طبیعی را پشت سر بگذارد. این تغییرات در مقیاس‌های زمانی بسیار طولانی‌تری نسبت به تغییرات آب و هوایی امروزی رخ می‌دهند، که در آن فعالیت‌های انسانی نقش عمده‌ای را ایفا می‌کند، اما با گذشت زمان عصرهای یخبندان و دوره‌های گرم به طور چشمگیری زیستگاه‌ها را در سراسر جهان با توجه به دسیسه‌های ساعت نجومی تغییر دادند.

شبیه‌سازی مدل آب و هوا شرایط کلیدی را که انسان برای رشد به آن نیاز داشت، مانند بارندگی، دما و سطح پوشش گیاهی روشن می‌کند. نتایج این مدل با داده‌های پارینه اقلیم موجود از مکان‌های انتخابی کلیدی – هسته‌های یخی، رسوبات اقیانوس‌ها و نهشته‌های غار مانند استالاگمیت‌ها – بررسی شد و به خوبی با آنها مطابقت داشت و دقت آن را تضمین کرد.

پاسکواله رایا، از دانشگاه ناپل، با بررسی جنبه‌های استخوان‌ها و سنگ‌های این مطالعه، پایگاه داده وسیعی را ساخت که فهرستی از بیش از 3200 فسیل و مصنوعات باستان‌شناسی انسان از آفریقا، اروپا و آسیا به دو میلیون سال قبل برمی‌گردد. این شواهدی را برای پراکنش شناخته شده پنج گونه (H. erectus، H. heidelbergensis، H. neanderthalensis، و H. sapiens و ‘Early African Homo’، یک جفت H.ergaster و H.hablis) و زمانی که آنها در یک مکان.

مقایسه شبیه‌سازی مدل از شرایط آب و هوایی موجود در زمان‌ها و مکان‌هایی که واقعاً فسیل‌ها پیدا شد، به این گروه اجازه داد تا زیستگاه‌هایی را که هر گونه در آن موفق بوده‌اند، شناسایی کنند. سپس محققان مکان‌های مختلف دیگری را ترسیم کردند، با اقلیم‌های مشابه، احتمالاً آنها زندگی می‌کردند.

برخی از گونه‌ها، به‌ویژه دودمان‌های قدیمی‌تر مانند H. ergaster و H. hablis فرض می‌شد که فقط در محدوده باریک‌تری از شرایط زندگی می‌کردند. H. Sapiens و H. Erectus متنوع‌ترین مجموعه زیستگاه‌ها را داشتند، که تیمرمن پیشنهاد می‌کند که آنها را به‌عنوان ژنرال‌گرایان سازگار نشان می‌دهد. او خاطرنشان می کند که «ممکن است آنها را قادر سازد تا سرگردان جهانی شوند و به مناطق دورافتاده سیاره ما برسند».